ammoniaca

Chimica

Gas incolore, di odore penetrante, irritante, tossico, di formula NH₃. A 0 °C e pressione atmosferica, 1 litro di a. ha massa di 0,771 g; bolle a −33,3 °C e solidifica a −77,7 °C sotto forma di cristalli bianchi. L’a. del commercio è una soluzione acquosa (di solito al 30-35%), ma talvolta si trova anche liquefatta, anidra, in bombole sotto pressione. L’a. brucia in ambiente di aria o di ossigeno e le miscele di queste sostanze divengono in certe condizioni esplosive.

L’a. è prodotta industrialmente per sintesi degli elementi; si può ottenere anche per decomposizione con acqua di certi azoturi, dalla decomposizione di sostanze azotate, dalle acque ammoniacali delle officine del gas di città. Si ossida con aria, in presenza di catalizzatori, dando ossido d’azoto, reazione su cui si basa la preparazione dell’acido nitrico. Reagisce con gli alogeni; forma molti composti di addizione. Si usa soprattutto per formare sali d’ammonio (➔); inoltre trova impiego per preparare acido nitrico e urea, nell’industria tessile (raion al cuprammonio, nailon), in quella dei coloranti, in tintoria, nella preparazione di materie plastiche, negli impianti frigoriferi ecc.

La soluzione acquosa di a. ha reazione nettamente basica (colora in azzurro una cartina di tornasole rossa) e per spiegare ciò si ammette che reagisca con l’acqua secondo la reazione:

NH₃ + H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH^–;

per cui nella soluzione si trova lo ione ammonico (NH₄⁺) che si comporta come un metallo alcalino; la soluzione conduce la corrente elettrica ed è neutralizzata dagli acidi.

La preparazione industriale dell’a., fondata sulla reazione esotermica di sintesi dagli elementi:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃,

è favorita da pressioni elevate e da temperature relativamente basse. Tale sintesi fu realizzata su scala industriale nel 1913 a Oppau (Germania) ed è uno dei processi fondamentali dell’industria chimica. Consiste nel preparare una miscela di idrogeno e azoto (3:1) e nel farla fluire, a temperatura di 450-500 °C, su un catalizzatore (costituito da ferro ridotto, addizionato con promotori e attivatori), contenuto in reattori funzionanti a pressioni variabili da 100 a 1000 bar a seconda dei processi usati (v.fig.). In queste condizioni il 10-40% della miscela si trasforma in a.; il gas che non ha reagito viene ricircolato nello stesso reattore o inviato in reattori diversi posti in serie. Secondo i casi, l’a. si ottiene liquida (anidra) o sotto forma di soluzione acquosa. La produzione della miscela di sintesi dalla conversione ossidante del gas naturale rappresenta un procedimento produttivo molto più economico rispetto ai processi che impiegano altre materie prime (carbone, oli combustibili, idrogeno elettrolitico); essa, inoltre, rende la miscela di sintesi disponibile a pressioni abbastanza elevate (alcune decine di bar) con conseguente ulteriore riduzione dei costi dovuta al diminuito consumo energetico richiesto dalla successiva compressione fino alla pressione di sintesi.

Raffreddando, a pressione atmosferica, l’a. gassosa a −33,3 °C condensa in un liquido, mobile, di densità pari a 0,68 g/cm³, che si usa, per il suo elevato calore d’evaporazione, nelle macchine frigorifere; serve inoltre come fertilizzante, come solvente e in diverse sintesi (fabbricazione dell’acido nitrico, del nitrato di ammonio ecc.).

Biologia

L’a. è largamente distribuita nei sistemi biologici e il suo metabolismo è direttamente connesso con quello delle proteine, degli amminoacidi, dell’urea e dell’acido urico. Ha origine in seguito a processi di deamminazione e di deammidazione dagli amminoacidi e per gli animali ammoniotelici (pesci teleostei, quasi tutti gli Invertebrati acquatici) rappresenta il più importante metabolita azotato, mentre per gli ureotelici (pesci elasmobranchi, mammiferi) questo è l’ urea, per gli uricotelici (uccelli, rettili) l’acido urico. Nei Vertebrati l’a. costituisce comunque un importante prodotto escretorio azotato. Le reazioni che portano alla fissazione dell’a. sono fondamentalmente tre: a) reazione con l’acido α-chetoglutarico per formare acido glutammico: il gruppo amminico dell’acido glutammico, in seguito a transamminazione, si può ritrovare in molti altri amminoacidi; b) sintesi dall’acido glutammico della glutammina, il più importante composto di riserva e di trasporto dell’a. ai tessuti; dalla glutammina provengono due degli atomi di azoto delle basi puriniche, dal cui catabolismo ha origine l’acido urico; c) sintesi del carbammilfosfato, da CO₂ e ATP, precursore delle basi pirimidiniche e dell’urea.

L’a. è un composto fortemente tossico per l’organismo, quindi la sua concentrazione deve essere mantenuta molto bassa. Ciò è ottenuto attraverso la formazione di composti organici non tossici (detossicazione) che possono venire utilizzati dall’organismo o avviati agli organi escretori per l’eliminazione. L’escrezione dell’a. dipende dalla concentrazione degli acidi nel sangue. Quando l’organismo produce un eccesso di acidi, in seguito a protratti sforzi fisici, nel digiuno, nel diabete, una maggior quantità di a. viene eliminata nelle urine. Il metabolismo dell’a. può essere alterato in certe condizioni fisiologiche e patologiche. Errori congeniti del metabolismo relativi alla biosintesi dell’urea possono provocare intossicazioni ammoniacali gravissime. Nelle malattie epatiche l’a. del sangue aumenta in seguito a una diminuita attività del fegato nel fissare l’a. per formare prodotti non tossici.